ВВЕДЕНИЕ. Управляемость является мореходным качеством, важным для эффективной и безопасной эксплуатации судна

Управляемость является мореходным качеством, важным для эффективной и безопасной эксплуатации судна. Лишенный управляемости корабль не может выполнять свои функции, а недостаточная управляемость снижает его технико-экономические показатели и таит угрозу аварии.

Практика эксплуатации судов показала, что возникает достаточно много затруднений, сбоев и даже аварийных ситуаций по причинам, относящимся к управляемости:

· - недостаточная эффективность средств управления;

· - сложные путевые и эксплуатационные условия;

· - большие габаритные размеры крупных судов и особенно составов;

· - неизбежные субъективные ошибки в управлении;

· - возникновение ситуаций замедленной маневренности судна.

Эти моменты должны быть учтены в дальнейших исследованиях и, особенно, при проектировании новых судов, которые будут работать в более сложных условиях, и будут оборудоваться сложным технологическим оборудованием и системами.

Качество управления судном при движении будет определяться:

· - обеспеченностью удержания судна в поле допускаемых отклонений относительно заданной траектории;

· - выполнением критериев работоспособности рулевых и движительных линий средств управления движением;

· - обеспечением экстренного изменения параметров траектории;

· - минимально достаточным уровнем энергетических затрат на управление судном.

· - эффективностью систем управления, обеспечивающих оптимальные режимы работы средств управления движением, технологического и энергетического оборудования.

Анализ проблем управляемости судов и составов обуславливают необходимость создания методов расчета управляемости на базе математического моделирования их как сложной технической системы (СТС).

К характерным особенностям СТС относятся:

1. Наличие достаточно большого числа взаимосвязанных между собой подсистем.

2. Многообразие природы подсистем, которое характеризуется их различной физической сущностью.

3. Многокритериальность, обуславливаемая разнообразием целей отдельных подсистем, а также разнообразием требований, предъявляемых к системе со стороны других систем.

4. Многомерность системы из-за большого числа связей между подсистемами.

Хотя сложная система представляет совокупность отдельных подсистем, но функционирование их подчинено достижению единойцели для всей системы в целом. Безусловно, корабль полной мере обладает характерными признаками сложной системы.

Системный подход характеризуется не усложнением методов анализа, а новой ориентацией всего направления исследования. Специфика системного подхода при определении движения судна будет состоять в следующем:

1) При исследовании СТС описание отдельных подсистем не носит самостоятельного характера, поскольку каждая подсистема описывается с учетом её места и роли, которую она играет в системе в целом.

2) Внимание исследователей концентрируется на согласовании взаимосвязей между отдельными подсистемами.

3) Исследование СТС неотделимо от среды, в которой она функционирует.

4) Исследуются свойства СТС, исходя из свойств отдельных подсистем.

5) Процесс исследования носит итерационный характер.

При решении различных задач анализа и синтеза сложных систем получило распространение имитационное моделирование. Имитационное моделирование проводится на ЭВМ путем воспроизведения процесса функционирования СТС на математической модели. При этом процесс функционирования системы должен быть воспроизведён настолько полно и детально, учитывая реальные свойства системы и условия её функционирования, насколько это необходимо и достаточно для решения поставленной задачи исследования.

Основным преимуществом имитационного моделирования является возможность решения более сложных задач. Имитационное моделирование позволяет достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие нелинейных характеристик элементов, наличие дискретных и непрерывных элементов, многочисленные случайные воздействия. Оно представляет собой развитие метода статистических испытаний для изучения случайных процессов, имеющих место в сложных задачах. В настоящее время имитационное моделирование - наиболее эффективный метод исследования сложных систем, а часто и единственно практически доступный метод получения информации о поведении системы, особенно на этапе её проектирования.

При синтезе СТС с помощью имитационного моделирования решаются следующие задачи:

1. Изучение процесса функционирования СТС для проверки и обоснования принятых технических решений или для поиска новых решений.

2. Проверка результатов, полученных на базе простых моделей, обоснования допущений, принятых на этих моделях.

3. Получение результатов, заменяющих полностью или частично натурные испытания.

Этот метод является следствием возросших возможностей вычислительных машин и их объединений - вычислительных комплексов, что позволяет перейти от разделенной по времени последовательности частных расчетов к единому машинному воспроизведению достаточно полной совокупности изучаемых ситуаций.

Целью исследования управляемости различных судов методами теории корабля является определение характеристик различных маневров, чтобы на их основе можно было бы судить об эффективности движительно-рулевого комплекса и качестве управления. Методы должны быть универсальными, обладать гибкостью налаживания к изменению состава системы и к изменению её параметров.

Для достижения поставленной цели должны быть разработана математическая модель управляемости судна и программа для ПЭВМ необходимые для проведения исследования нестационарных знакопеременных маневров судов.

Математическая модель управляемости судна разрабатывается на методической основе и рекомендаций справочников /4, 5/, /13, 14/, учебников по управляемости судов /2, 6, 7, 8, 11, 12/, /1, 3, 9/.